Slovo „diamant“ je odvodené z gréckeho slova „adamao, „čo znamená„ skrotujem “alebo„ podvolím sa “alebo súvisiace slovo“adamas, „čo znamená„ najťažšia oceľ “alebo„ najťažšia látka “.
Každý vie kule sú tvrdé a krásne, ale vedeli ste, že diamant môže byť najstarším materiálom, ktorý by ste mohli vlastniť? Kým hornina, v ktorej sa nachádzajú diamanty, môže byť stará 50 až 1600 miliónov rokov, samotné diamanty sú približne 3,3 miliardy rokov starý. Tento rozpor vyplýva zo skutočnosti, že vulkanická magma tuhne v skale, kde sú diamanty nájdené ich nevytvorili, ale prepravovali iba diamanty zo zemského plášťa do povrchom. Diamanty sa tiež môžu vytvárať pod vysokým tlakom a teplotami v mieste meteorit dopady. Diamanty, ktoré sa tvoria pri náraze, môžu byť relatívne „mladé“, ale niektoré meteority obsahujú stardust - trosky po smrti hviezdy - ktoré môžu obsahovať diamantové kryštály. O jednom takomto meteorite je známe, že obsahuje malé diamanty staršie ako 5 miliárd rokov. Tieto diamanty sú staršie ako naše slnečná sústava.
Začnite uhlíkom
Pochopenie chémie diamantu si vyžaduje základné znalosti o prvku uhlík. Neutrálny uhlík atóm má vo svojom jadre šesť protónov a šesť neutrónov, vyvážených šiestimi elektrónmi. Konfigurácia elektrónového obalu uhlíka je 1 s22s22p2. Uhlík má mocnosťou zo štyroch, pretože štyri elektróny môžu byť prijaté, aby zaplnili orbitál 2p. Diamant je tvorený opakujúcimi sa jednotkami atómov uhlíka spojenými so štyrmi ďalšími atómami uhlíka najsilnejšou chemickou väzbou, Kovalentné väzby. Každý atóm uhlíka je v tuhej štvorstennej sieti, kde je rovnako vzdialený od susedných atómov uhlíka. Štruktúrna jednotka diamantu pozostáva z ôsmich atómov, ktoré sú v zásade usporiadané v kocke. Táto sieť je veľmi stabilná a tuhá, preto sú diamanty také tvrdé a majú vysokú teplotu topenia.
Prakticky všetok uhlík na Zemi pochádza z hviezd. Štúdium izotopového pomeru uhlíka v diamantu umožňuje sledovať históriu uhlíka. Napríklad na zemskom povrchu je pomer izotopy uhlík-12 a uhlík-13 sa mierne líšia od uhlíka. Určité biologické procesy tiež aktívne triedia izotopy uhlíka podľa hmotnosti, takže izotopový pomer uhlíka, ktorý bol v živých veciach, sa líši od izotopov Zeme alebo hviezd. Preto je známe, že uhlík pre väčšinu prírodných diamantov pochádza z plášťa, ale Uhlík pre niekoľko diamantov je recyklovaný uhlík z mikroorganizmov, ktorý sa zemskou kôrou formuje do diamantov cez dosková tektonika. Niektoré drobné diamanty generované meteoritmi sú z uhlíka dostupného v mieste nárazu; niektoré diamantové kryštály v meteoritoch sú z hviezd stále čerstvé.
Kryštálová štruktúra
Kryštalická štruktúra diamantu je kubická mriežka zameraná na tvár alebo FCC mriežka. Každý atóm uhlíka spája ďalšie štyri atómy uhlíka v pravidelných štvorstenách (trojuholníkové hranoly). Na základe kubickej formy a jej vysoko symetrického usporiadania atómov sa môžu diamantové kryštály vyvinúť do niekoľkých rôznych tvarov, známych ako „kryštálové návyky“. Najbežnejším zvykom kryštálov je osemstranný osemsten alebo kosoštvorcový tvar. Diamantové kryštály môžu tiež tvoriť kocky, dodekandru a kombinácie týchto tvarov. Okrem dvoch tried tvarov sú tieto štruktúry prejavom kubického kryštalického systému. Jedinou výnimkou je plochý tvar, ktorý sa nazýva macle, ktorý je skutočne zloženým kryštálom, a druhou výnimkou je trieda leptaných kryštálov, ktoré majú zaoblené povrchy a môžu mať podlhovasté tvary. Skutočné diamantové kryštály nemajú úplne hladké tváre, ale môžu mať zvýšené alebo odsadené trojuholníkové výrastky nazývané „trigóny“. Diamanty majú dokonalé štiepenie štyrmi rôznymi smermi, čo znamená, že diamant sa dôkladne oddelí pozdĺž týchto smerov, než aby sa rozlomil. Čiary štiepenia sú výsledkom diamantového kryštálu, ktorý má menšie chemické väzby pozdĺž roviny svojej osemstennej tváre ako v iných smeroch. Diamantové frézy využívajú línie štiepenia na fazety drahokamy.
Grafit je len niekoľko elektrónových voltov stabilnejších ako diamant, ale aktivačná bariéra pre konverziu vyžaduje takmer toľko energie ako zničiť celú mriežku a znovu ju vybudovať. Preto, akonáhle sa diamant vytvorí, už sa nevráti späť na grafit, pretože bariéra je príliš vysoká. Diamanty sú považované za metastabilné, pretože sú skôr kineticky než termodynamicky stabilné. Pri podmienkach vysokého tlaku a teploty potrebných na vytvorenie diamantu je jeho forma skutočne väčšia stabilný ako grafit, a tak sa v priebehu miliónov rokov môžu uhlíkaté ložiská pomaly kryštalizovať diamanty.